单层hBN中三角形纳米孔的原子级工程：一种解耦的成核与生长方法

二维材料中的纳米孔在旨在传感和分离离子与分子的先进膜技术中具有重要意义。这些应用需要尺寸和形状精确且数量众多的二维纳米孔。然而，传统的制造技术通常难以同时实现高精度和高通量。在本研究中，我们引入了一种解耦的成核与生长方法，旨在克服这一限制。该方法允许可控地制造具有窄尺寸分布的纳米孔集合，并在独立支撑的单层六方氮化硼上进行了演示。我们首先使用轻离子辐照产生空位缺陷种子。然后，在透射电子显微镜中，通过宽束电子辐照下的元素特异性优先原子去除，将这些种子扩展成三角形纳米孔。纳米孔的密度和尺寸分别由离子和电子辐照剂量控制。在电子辐照步骤中，高分辨率成像允许实时跟踪纳米孔形成过程，从而实现最高水平的控制。我们还引入了一种使用空气热退火进行纳米孔生长步骤的额外工作流程，为在更大面积上制造纳米孔提供了最灵活的平台，其显著优势是同时去除表面碳氢化合物污染以减轻孔堵塞和变形。这项研究为研究人员提供了一种新方法，用于创建精心设计的、尺寸和几何形状可控的纳米孔集合，从而促进需要高精度和高通量纳米孔制造管线的下一代膜器件的开发。